“板块-金字塔式”模型设计及其对地质构造类课程教学的靶向意义

2022-02-13张宏远周淑敏

中国地质教育 2022年4期

张宏远，梁晓，周淑敏

1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2.青海大学地质工程系，青海西宁 810016

一、学生成长环境的差异性分析

随着教学条件、教学技术的发展，近年来一些高校在高等数学、大学英语、大学物理、医学、实训、实验等课程中，已由传统板书式、课堂多媒体式转为了线上式及线下线上混合式的教学模式。不论哪一种，都各有优缺点（表1），要实现高效率教学，需要多方考虑。有识之士提出了精准把控学情的靶向教学设想[1-3]。

表1 高校教学模式类型

应当指出，不论哪一种教学方法，都应该为学生建立明确的靶向。通过精准靶向教学，才能更好地完成教学目标，培养出更优秀的人才。在疫情情况下，各课程教学的实施均面临着培养周期缩短、班级容量相对较大、学生基础参差不齐等现实问题。于是教师普遍借助微信、腾讯会议、超星平台等线上平台方式，及时发现并针对性地指导学习“困难户”，从而把控学生学习进展。在地质构造课程领域，一些需要手把手教的技术性较强的内容，还必须借助野外教学实习（例如北戴河、周口店实践教学）进行弥补。

为此本文提出一个构造课教学本身的合理化模块划分和知识分级设计方案，并探讨了对教师实现因材施教的意义。

笔者承担的大学课堂教学均进行了线上、线下混合式教学改革。此外，这项改革还延伸到了实践教学当中。北戴河地质实践教学授课对象是大一年级课程结束后的本科生，专业课程学习了地球科学概论；周口店地质实践教学授课对象是大二年级课程结束后的本科生，初步具有了岩石学、矿物学、构造地质学等理论基础。随着教学进程的发展，笔者不断进行在线的不记名学情问卷调查。

图1显示的是样本为127人的成长环境问卷调查结果，包括测绘专业北戴河实习（大一年级后的暑期小学期）1个班、水环学院构造地质学（大二年级上学期）课程3个班。表2基于图1的专业调查，结合课程进程，从学习基础判定、学习兴趣表现、常规内容反馈和预期四个方面做了进一步分析。因此考虑，若想实现“因材施教”，对应的地质教学设计工作也必须分层塔式展开，以做到全方位覆盖。

表2 地质类课程本科生学情因素分析表

图1 地质类课程本科生成长环境因素调查

二、构建课程模型

考虑全球岩石圈构造因板块构造划分而得以明晰阐述，那么对于一门课程而言，也可以合理进行知识板块的划分以便于讲授。下面以构造地质学为例进行课程板块构建。我们参照了宋鸿林[4]、Fossen[5]、Twiss和 Moores[6]、葛肖虹和马文璞[7]、Moores和Twiss[8]、Kearey等[9]国内外经典教科书的教学知识内容重新进行了模块化设计。

1.划分知识板块

将课程划分出原生构造、脆性变形构造、韧性变形构造、区域复合构造等四个大的板块（图2）。所有同学都要依次学习这四个板块。

图2 “构造地质学”课程的知识板块划分方案

应当指出，各知识板块的大小和权重是不同的。本课程按照成因划分出原生、脆性变形、韧性变形三个教学板块：原生构造是基础，包括沉积岩和岩浆岩原生构造；脆性变形构造、韧性变形构造是核心、是重点，侧重于野外露头尺度；为了实现无障碍进行地质调查与研究工作，设立了区域复合构造教学板块，这是区域填图尺度的上层建筑。这也是讲课进程中的逻辑顺序。

2.构建各板块的金字塔

各个板块按不同深度层次加以开发，但这里不是按三明治的办法进行划分，而是越往高处难度越大，这就像一座金字塔。知识的难易有别，在知识板块划分基础上应当建立金字塔型知识结构，以满足不同兴趣同学的需要。在课程安排过程中，可针对不同年级提出不同的要求，并逐渐提高要求。

图3是按上述原则建立的四个板块的知识金字塔。其中塔尖属于优秀本科生或研究生层次学生应当掌握的知识和分析方法。

图3 “构造地质学”课程教学设计的四个“板块-金字塔式”模型

三、模型的实施

上述“构造地质学”课程板块模型最早于2019年春季学期开始使用，2020年春以来用于线上教学，也因此有了统计数据。

对2020——2021年数据分析（图4）表明，不同专业的学生学习效果有很大的不同。地球物理学专业班80分以上分布从2020年春季学期的61.54%上升为2021年春季学期的92.68%；而水文和地下水专业班80分以上分布从2020年秋季学期的72.55%上升为2021年秋季学期的87.62%。

图4 “板块-金字塔式”模型对不同专业的实施效果

模块化基础上提高教学精准度意义重大。2020年春季为纯线上授课，不利于教师督促；而2020年秋季——2021年秋季为线上线下混合式教学，有利于通过面对面提高教学精准度。

大学生的学龄对于教学效果可能也有影响。地质学龄越长，同等情况下教学效果越好。比如2020年秋季学期班和2021年春季班分别属于大二的上学期和下学期，后者学习效能更高。

此外，班容也影响教学效果。基本上是人数越少，越有利于教学。水文和地下水专业为3个自然班合讲，人数为100人左右。而地球物理学专业人数在50人左右。所以，读者也可以看出前者的教学效果提升幅度远低于后者。

四、模型的靶向精准教学意义和可塑性分析

靶向精准教学作为一个教学理念，可以针对不同学生个体、不同的学习习惯和特点展开施教，能使学生克服畏惧心理，有计划、有步骤的完成学习[10]。经过地质构造学科几十年的中外融合，国内外在教学板块方面已经相当接近。所有同学都可以通过教学板块来把握课程的脉络。但是，学生的基础不同和成长环境各异决定了仅有教学板块而没有金字塔模型是不利于因材施教原则的。如第二部分所述，利用超星等教学平台实现大数据的问卷采集与分析，这样便可以发挥“板块-金字塔式”模型因材施教、精准教学的优势了。

教学工作必须强化学生的创造性，才能使毕业生适应未来服务国家建设的需要。创造性思维集逻辑、形象、直觉、灵感、聚合、发散等思维于一体，形成突破性、新颖性、价值独特的成果[11]。人类并没有经历地质构造和矿产资源形成的自然过程。因此本课程需要不断地归纳这套“板块-金字塔式”模型，尤其是金字塔结构组成。

金字塔式模型的可塑性空间有点像一个摩天轮（图5）。塔尖附近的知识更新最快，是可塑点。以前沿可塑点为中心画圆，每学期可以按与学科研究前沿贴近程度进行可塑性改革。当然，这需要教师潜心教学，不断进行文献阅读并丰富自身科研实践，不断地用引人入胜的讲解激发学生的创造热情，从而持续培养适应时代需要的科技创新人才。